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守护高效安全的无线通信

来源:未知 | 日期:2018-01-30

守护高效安全的无线通信

——记西安交通大学王慧明教授

手机对我们来说,早已不仅仅是打电话、发短信了。高清视频、手机支付、网上银行、地图导航……,伴随着手机功能的不断延伸,以及智能手机大规模的普及应用,对信息传输的速度、容量以及安全性能提出了巨大挑战。然而,频谱资源的有限和匮乏,成为无线需求的最大桎梏;无线信号的开放传播,也为信息安全带来“漏洞”。 


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针对上述挑战,王慧明的主要研究方向即为高效安全的无线通信技术。简单来说,就是通过研究新的无线信号设计和优化,从而提高无线频谱利用效率,保证大规模的用户群体中的每一个用户都能得到满意的高速无线网络服务,同时保证无线通信数据的安全,避免用户数据和隐私的泄漏。
无线频谱资源和煤炭、石油一样并非用之不竭,而是有限非再生的。在一定的时间、区域和频域内,某一特定频段的频率资源一旦被使用,其他设备便不能再用。面对无线通信飞速发展的挑战,如何更加高效利用有限的频谱资源,一直是无线通信领域研究的热点。为了解决这一问题,王慧明团队另辟蹊径,大胆提出了“空谱”的概念:信号在空间传播,传播过程中要占据一定空间。空间位置的不同,为频谱的反复使用创造了条件。信号的维度,也就从时间和频率两维拓展到时间、频率、空间三维。利用空间谱,要解决的核心问题,就是信号的相互干扰。团队通过技术手段,改变信号广播式的传播特性,把电磁信号约束在尽量小的空间内,避免了相互干扰,使得同一频谱资源,被不同空间的用户反复使用成为可能。从这个角度讲,“空谱”也意味着无线通讯领域的“可再生能源”。 

窃听、骚扰、欺诈……无线通信就像一把双刃剑,我们享受到它的丰富、便捷的同时,也受到信息安全的威胁。信息安全具有典型的“水桶效应”。无线通信的媒介是开放的,信号在空中传播,从理论上讲任何接收设备都可以接收信号,使得无线通信成为信息安全的最“短板”。围绕这一问题,王慧明团队从无线信号传播本身的特点入手,探索解决无线通信安全问题的根本出路,创造性地指出“空谱”为从源头上解决安全问题提供了可能性。利用由“空谱”刻画出的无线信道具有多样性、唯一性、时变性、互易性的特征,在国际上率先提出了多种新颖的保障信息传输安全的无线信号设计和优化方法,使得无线信道具有安全“指纹”和“管道化”传输的特点。每个人每次信息的传输与接收,都有特有的指纹。这一成果获得了广泛的国际影响力,先后得到美国、英国、加拿大等国的多位科学和工程院院士的高度评价。 BY

(本报记者 吕培涛)


作者:杨海琴 | 责任编辑 | 陕西科技传媒网
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